Universidade Federal de Paraná
Setor de Tecnologia
Departamento de Engenharia Elétrica
Disciplina:
Planejamento de Sistemas Elétricos de Potência- TE157
Cap. II Planejamento da Expansão de Sistemas de Geração
Tópico da Aula:
Energia assegurada e Mecanismo de
Realocação de Energia
Professor: Clodomiro Unsihuay-Vila
Conceitos Fundamentais
• Fator de capacidade de projeto (hidrelétrico)
• Relação entre a energia firme e a capacidade de geração efetiva em
uma usina (ANEEL).
Fator de capacidade efetivo (Todas as usinas)
• Relação entre a geração líquida média da usina e a capacidade efetiva
do equipamento gerador instalado, em um determinado período de
tempo (ANEEL).
• Fator de disponibilidade (Todas a Usinas)
Relação entre o tempo em que um equipamento elétrico esteve em
operação, ou pronto para entrar em funcionamento e em condições de
ser operado a potência nominal, e o intervalo de tempo considerado.
Isto é, tempo em que a Usina esteve disponível para gerar 100% de sua
capacidade de geração efetiva.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Média de Longo Termo
i
∑
Q
=
MLT
Sendo,
i
=
n
Q
=
i
1
n
Qi = vazões médias
n = número de vazões médias do histórico de vazões
A energia em um dado aproveitamento pode ser dada por:
t 2
E
=
∫
t1
t 2
Pdt
=
∫
f ( h . Q ) dt
t1
Como Q é uma variável aleatória este cálculo vai depender de
critérios probabilísticos ou determinísticos
Energia Assegurada (Ou garantia Física)
• Conforme foi visto, a Energia Firme é a
energia média durante o período crítico, que
pode ser anual ou plurianual.
• Isto significa que, devido ao ciclo hidrológico
anual, a energia disponível para alimentar as
cargas poderá ser inferior à Energia Firme
durante algum período de tempo.
• Em função disso, criou-se o conceito de
Energia Assegurada.
Energia Assegurada (Ou garantia Física)
• Para resolver este problema, a Aneel utiliza a seguinte
definição:
• "a Energia Assegurada do sistema elétrico brasileiro é a
máxima produção de energia que pode ser mantida (quase)
continuamente pelas usinas hidroelétricas ao longo dos
anos, simulando a ocorrência de cada uma das milhares
possibilidades de seqüências de vazões criadas
estatisticamente, admitindo um certo risco de não
atendimento à carga, ou seja, em determinado percentual
dos anos simulados, permite-se que haja racionamento,
dentro de um limite considerado aceitável para o sistema.
• Na regulamentação atual, este risco é de 5%.
Energia Assegurada (Ou garantia Física)
• Desse modo, a determinação da energia assegurada independe da
geração real e está associada às condições no longo prazo que cada usina
pode fornecer ao sistema, assumindo um critério específico de risco do
não atendimento do mercado (déficit), considerando principalmente a
variabilidade hidrológica à qual a usina está submetida.
• Nos cálculos das energias asseguradas são desconsiderados ainda os
períodos em que a usina permanece sem produzir energia por motivos de
manutenções programadas e paradas de emergência.
• Considera-se energia assegurada de cada usina hidroelétrica a fração a ela
alocada da energia assegurada do sistema. A operação cooperativa do
parque gerador brasileiro foi historicamente adotada visando garantir o
uso eficiente de recursos energéticos no país.
• Com a introdução da competição no segmento de geração de energia e o
aumento do número de agentes, optou-se pela manutenção da operação
centralizada das centrais geradoras hidroelétricas visando a otimização do
uso dos reservatórios e a operação com mínimo custo do sistema.
Energia Assegurada (Ou garantia
Física)
• O cálculo da Energia Assegurada exige simulações
complexas. Ela inicia com os reservatórios cheios
e o balanço hidráulico é simulado durante 10
anos para estabilizar os níveis dos reservatórios.
• A partir desse ponto, a carga é ajustada de tal
forma a obter déficit de energia em 5% das séries
de vazões simuladas a partir de um universo de
cerca de 2000 séries sintéticas.
• A fragilidade desta metodologia é a aceitação
implícita de que existirá em algum momento um
racionamento de energia.
Exemplo
• Para um horizonte de planejamento de 5 anos
e um histórico de vazões de 250 anos, foi
levantada a seguinte tabela de ofertas e os
correspondentes números de séries com
déficit:
Oferta
(MW)
5100
5400
5600
5800
6000
6300
6500
6800
7000
7200
N° Séries
c/ Déficit
0
2
5
8
10
13
15
17
20
25
Determinar a energia assegurada ( com risco de déficit de 5%) e o ganho de energia
com o relaxamento do risco de déficit dos sistema para 10 %.
Solução
• NS=250-5+1= 246
Oferta
(MW)
5100
5400
5600
5800
6000
6300
6500
6800
7000
7200
N° Séries
c/ Déficit
0
2
5
8
10
13
15
17
20
25
RD
0
0,81
2,03
3,25
4,07
5,28
6,10
6,91
8,13
10,16
RD =
N o .d eS D
x1 0 0 % = > R D 56 00 = 5 / 2 4 6 * 1 0 0 = 2, 0 3
N o .d eS E
Energia assegurada (5%)= 6300 MWméd
Ganho de energia= Energia assegurada (10%)- Energia assegurada (5%)=
Ganho de energia=7200-6300= 900 MWméd.
MECANISMO DE REALOCAÇÃO DE
ENERGIA (MRE)
• Produção de UHEs muito variável, a liquidação de contratos
de compra e venda de energia no mercado de curto
prazo envolve grande risco para o agente gerador.
• O MRE é um mecanismo financeiro que objetiva
compartilhar os riscos hidrológicos que afetam os
geradores, na busca de garantir a otimização dos recursos
hidrelétricos dos sistemas interligados.
• A intenção é garantir que todos os geradores dele
participantes comercializem a Energia Assegurada que lhes
foi atribuída, independente de sua produção real de
energia, desde que as usinas integrantes do MRE, como um
todo, tenham gerado energia suficiente para tal.
Em outras palavras, por meio do MRE a energia produzida é
contabilmente distribuída, transferindo o excedente daqueles que
geraram além de sua Energia Assegurada para aqueles que geraram
abaixo por imposição do despacho centralizado do sistema.
A energia gerada pelo MRE pode ser maior, menor ou igual ao total
de energia assegurada das usinas participantes do MRE, conforme
descrito a seguir:
•Se a soma da energia gerada pelas usinas for maior ou igual à
soma das suas energias asseguradas, haverá um excedente de
energia, denominado Energia Secundária, que será também
realocado entre os geradores;
•Se a soma da energia gerada pelas usinas for menor que a
soma das suas energias asseguradas, não haverá energia
suficiente para que todos os geradores recebam a totalidade de
sua energia assegurada. Será, então, calculado para cada
gerador, na proporção de sua energia assegurada, um novo
valor de energia disponível, apenas para efeito do MRE.
Resumo
• Resumindo, a questão da energia assegurada é
básica para a geração de energia no Brasil.
• Se este valor for superavaliado para um
determinado aproveitamento hidrelétrico ou para
o sistema como um todo, o custo de geração
diminui nominalmente mas o risco de déficit
aumenta.
• Por outro lado, se for subavaliada, o custo de
geração aumenta mas o risco de déficit diminui.